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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l'Enseignement Sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique _____________________________________ Université Dr. Tahar Moulay de Saïda Faculté de la Technologie Département d’Electrotechnique Mémoire de Fin d’Etudes en vue de l’obtention du diplôme de Master (LMD) Spécialité : MACHINES ET RESEAUX ELECTRIQUES Filière : GENIE ELECTRIQUE Intitulé : Commande vectorielle sans capteur de vitesse de la machine à induction double alimentée. Présenté par : TABTI Nada SOUIDI Linda Devant le jury composé de : Mme. M. DRIF Président Dr. D. CHERIFI Encadreur Dr. T. MOHAMMED CHIKOUCHE Examinateur Soutenu le ……./…..../2016 Promotion 2015-2016 Remerciements Avant tout, nous remercions le dieu, le tout puisant, de nous avoir donné le courage et la volonté pour accomplir ce travail. Nous tenons à exprimer notre profonde gratitude à notre encadreur Dr. CHERIFI pour sa disponibilité, ses conseils précieux pendant la période de la réalisation de ce travail Nos respectueux remerciements à l’ensemble des membres du jury pour l’intérêt porté sur notre travail. Nos remerciements vont également à touts les personnes qui nous ont aidées à réaliser ce travail. Enfin, nous adressons nos vifs remerciements à tous les enseignants du département d’électrotechnique qui ont assisté à notre formation. Je dédie ce modeste travail: Pour l'esprit de ma chère soeur Rachida -Aux êtres plus chères à mon coeur, mon père et ma mère qui m'ont beaucoup soutenu durant mon cursus d'études et qui je serai éternellement reconnaissante; -A mes chers frères; -A mes chères soeurs; -A mes neveux et mes nièces; -A mon encadreur Dr.Dj. Cherifi pour son amabilité, son soutien et sa disponibilité; -A tous mes enseignants qui m'ont aider de prés ou de loin à obtenir mon master en électrotechnique; -A ma chère binôme Linda; -A la promotion MRE ; -Enfin à ceux et celles qui m'ont aidé de prés ou de loin pour accomplir ce modeste travail Nada Merci Allah de m'avoir donné la capacité d'écrire et de réfléchir, la force et la patience d'aller jusqu'au bout du rêve je dédie ce travail à ma mère et mon père A Mon encadreur (Dr. Dj.Chérifi) a mon deuxieme pére Mohamed Bahri , Mes Fréres (kamal,Jawed ) ,mes sœurs , mes nièces ( Douaa , , Farah , Halouma ) et mes neveux ( mohamed, Rayane ) mes beaux fréres ( abd L Ghani et Khatir ) A mes copines e t Ma chére binome Nada Que dieu les gardes et les protège.. A ma promo M.R.E Je dédie ce travail. Linda Sommaire Sommaire Sommaire Avant propos Sommaire Liste de figures Table des symboles Introduction générale ................................................................................................................................. 01 Chapitre I : Généralité sur la machine asynchrone à double alimentation I.1. Introduction ......................................................................................................................................... 03 I.2. Présentation de la machine asynchrone à double alimentation ........................................................ 03 I.3. Principe de fonctionnement de la MADA........................................................................................... 04 I.3.1.Fonctionnement en moteur hypo synchrone .................................................................................. 04 I.3.2.Fonctionnement en moteur hyper synchrone ................................................................................. 05 I.3.3.Fonctionnement en génératrice hypo synchrone ............................................................................ 05 I.3.4.Fonctionnement en génératrice hyper synchrone .......................................................................... 06 I.4. Différentes stratégies de commande de la MADA ............................................................................. 06 I.4.1.Commande de la MADA par un seul convertisseur ..................................................................... 06 I.4.2.Commande de la MADA par deux onduleurs................................................................................ 07 I.5. Avantages et inconvénient de la MADA ............................................................................................. 09 I.5.1.Avantages de la MADA ................................................................................................................ 09 I.5.2.Inconvénients de la MADA ........................................................................................................... 09 I.6. Domaines d'application de la MADA ................................................................................................. 10 I.7. Conclusion ............................................................................................................................................. 10 Chapitre II : Modélisation de la MADA et de son alimentation II.1. Introduction ........................................................................................................................................ 12 II.2. Hypothèses simplificatrices pour la modélisation de la MADA ...................................................... 12 II.3. Modèle triphasé de la MADA ............................................................................................................ 12 II.3.1.Représentation de la machine dans l'espace électrique................................................................ 12 II.3.2.Equations électriques réelles de la machine ............................................................................... 13 II.3.3.Equations magnétique ................................................................................................................. 14 II.3.4.Le couple électromagnétique ....................................................................................................... 15 II.4. Modélisation diphasé de la MADA .................................................................................................... 16 II.4.1Transformation de Park ................................................................................................................ 16 II.4.2.Equations électriques dans le repère de Park............................................................................... 19 II.4.3.Equations magnétiques ................................................................................................................ 19 II.4.4.Le couple électromagnétique ....................................................................................................... 20 II.4.5.Choix de référentiel de Park ........................................................................................................ 20 II.5. Modèle d'état de la MADA ................................................................................................................ 20 II.6. Modélisation de l'alimentation de la MADA .................................................................................... 21 Sommaire II.6.1.La structure de la chaîne d'alimentation choisie .......................................................................... 21 II.6.2.Modélisation de la commande a modulation de largeur d'impulsion ......................................... 25 II.6.2.1. Commande MLI sinus triangle ..................................................................................... 25 II.7. Simulation numérique ........................................................................................................................ 27 II.7.1.Interprétation des résultats de simulation ..................................................................................... 30 II.8. Conclusion ........................................................................................................................................... 31 Chapitre III : Commande vectorielle de la MADA III.1. Introduction ...................................................................................................................................... 32 III.2. Principe de la commande vectorielle par l'orientation de flux ...................................................... 32 III.3.Variantes de la commande vectorielle .............................................................................................. 33 III.4. Méthodes d'orientation de flux rotorique ....................................................................................... 34 III.4.1.Méthode directe .......................................................................................................................... 35 III.4.2.Méthode indirecte ....................................................................................................................... 35 III.5. Application de la commande vectorielle à la MADA ..................................................................... 36 III.5.1.Nécessité du découplage .......................................................................................................... 36 III.5.2.Controle de courant et termes de compensation ....................................................................... 37 III.5.2.1.Découplage par compensation .................................................................................. 38 III.5.2.2.Calcul des correcteurs ............................................................................................... 43 a.Régulateur PI des courants statoriques ..................................................................... 43 b.Régulateur PI des courants rotoriques ...................................................................... 44 c.Correcteur du flux rd  ............................................................................................. 45 d.régulateur PI de vitesse ............................................................................................ 45 III.6. Structure d'une commande vectorielle directe .............................................................................. 46 III.7. Résultats de simulation et interprétation ....................................................................................... 48 III.7.1.Variations des paramètres ....................................................................................................... 49 III.8. Conclusion .......................................................................................................................................... 59 Chapitre IV : Commande Sans Capteur de Vitesse de la MADA IV.1. Introduction ..................................................................................................................................... 60 IV.2. Estimation de la vitesse avec modèle ................................................................................................ 60 IV.2.1.Estimation de la vitesse par la technique de MRAS ................................................................ 60 IV.2.2.Méthodes à base d'observateur ................................................................................................ 61 IV.2.2.1.Observateur déterministe ........................................................................................... 62 IV.2.2.2.Observateur stochastique ........................................................................................... 63 IV.3. Estimation de la vitesse sans modèle ................................................................................................ 63 IV.3.1.Estimation de la vitesse à partir des saillances de la machine ................................................. 63 IV.3.2.Esimation basée sur l'intelligence artificielle ........................................................................... 64 IV.4. Estimation de la vitesse par la technique du MRAS ....................................................................... 64 IV.4.1.Application à la MADA ........................................................................................................... 65 IV.4.1.1.MRAS basé sur le flux rotorique ............................................................................... 65 IV.5. Résultats de simulation et interprétation ........................................................................................ 68 Sommaire IV.5.1. Influence de la variation du couple de charge ............................................................................ 70 IV.5.1.a.Démarrage directe ........................................................................................................ 70 IV.5.1.b.Inversion de sens de rotation de la vitesse ................................................................... 71 IV.5.2. Influence des variations paramétriques ..................................................................................... 72 IV.5.3. Fonctionnement à basse vitesse et inversion de sens de rotation ............................................... 75 IV. 6. Conclusion ......................................................................................................................................... 75 Conclusion Générale ................................................................................................................................... 77 Bibliographie ............................................................................................................................................... 79 Annexes Liste des figures Liste des figures Liste des figures Figure (I.1) : Représentation de la machine asynchrone à double alimentation 03 Figure (I.2) : Fonctionnement de la machine en moteur hypo synchrone 04 Figure (I.3) : Fonctionnement de la machine en moteur hyper synchrone 05 Figure (I.4) : Fonctionnement de la machine en génératrice hypo synchrone 05 Figure (I.5) : Fonctionnement de la machine en génératrice hyper synchrone 06 Figure (I.6) : MADA commandé par un seul convertisseur alimentant le rotor 07 Figure (I.7) : MADA commandé par deux onduleurs alimentés à travers deux redresseurs 08 Figure (I.8) : commande de la MADA par deux onduleurs alimentés à travers un redresseur commun 08 Figure (II.1) :Représentation électrique des enroulements d'une machine asynchrone triphasé à double alimentation 13 Figure (II.2) : Repérage angulaire du système d'axes (d,q) associé au stator de la MADA 17 Figure (II.3) : Repérage angulaire du système d'axes (d,q) associé au rotor de la MADA 17 Figure (II.4) : Schéma synoptique d'une MADA et de son alimentation 22 Figure (II.5) : Onduleur de tension triphasé à deux niveaux 23 Figure (II.6) : Principe de STPWM 25 Figure (II.7) : description de la commande MLI sinus_triangle 26 Figure (II.8) : Modèle simulink de la MADA 28 Figure (II.9) : Simulation de la MADA sans et avec onduleur de tension 30 Figure (III.1) : Principe de la commande découplée pour la MCC à excitation séparée et MADA 32 Figure (III.2) : Principe de la commande vectorielle par orientation de flux rotorique 33 Figure (III.3) : Modèle réduit de la MADA 40 Figure (III.4) : Découplage par addition des termes de compensation 40 Figure (III.5) : Régulation des courants statoriques et rotoriques de l'axe d. 42 Figure (III.6) : Régulation des courants statoriques et rotoriques de l'axe d. 42 Figure(III.7) : Boucle de Régulation de la composante directe du courant statorique. 43 Figure (III.8) : Schéma bloc de régulation des courants rotoriques 44 Liste des figures Figure (III.9) : Schéma bloc de régulation du flux rotorique 45 Figure (III.10) : Boucle externe de régulation de la vitesse de rotation équipée d'un régulateur PI 46 Figure (III.11) : Schéma de principe d'une commande vectorielle directe pour la MADA 47 Figure (III.12) : Réglage de la vitesse par la commande vectorielle directe, démarrage à vide 51 Figure (III.13) : Réglage de la vitesse par l commande vectorielle indirecte, avec application de couple de charge (10N.m) entre les instants t1=1s, t2=2s,suivie d'une inversion du sens de rotation à t=2.5s 52 Figure (III.14) :Résultat de simulation de la commande vectorielle directe pour un test de poursuit de la vitesse « démarrage à vide » 53 Figure (III.15) : Résultat de simulation de la commande vectorielle directe pour un test de poursuit de la vitesse « Application de la charge (±10N.m) entre les instants t1=1s et t2=2s 53 Figure (III.16) : Test de robustesse pour une variation de la résistance Rr de +50% 54 uploads/Geographie/ commande-vectorielle-sans-capteur-de-vitesse-mras.pdf